simufact旋压工艺仿真解决方案
基于Simufact筒形件强力旋压与变薄拉深成形质量研究
基于Simufact筒形件强力旋压与变薄拉深成形质量研究提纲：第一章：绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状及发展趋势1.3 研究内容和目标第二章：数值模拟方法2.1 Simufact软件简介2.2 建模方法和网格生成2.3 材料模型和本构关系2.4计算边界条件和仿真设置第三章：强力旋压的模拟分析3.1 强力旋压的工艺流程和特点3.2 模拟分析处理流程和结果分析3.3 影响强力旋压成形质量的因素分析第四章：变薄拉深成形的模拟分析4.1 变薄拉深成形的工艺流程和特点4.2 模拟分析处理流程和结果分析4.3 影响变薄拉深成形质量的因素分析第五章：成形质量优化方法研究5.1 不同优化方法比较分析5.2 强力旋压和变薄拉深成形优化结果的比较5.3 成形质量的实验验证与分析第六章：结论和展望6.1 研究总结和成果6.2 存在问题和未来研究方向6.3 创新点和应用前景参考文献第一章：绪论1.1 研究背景和意义随着现代制造业的发展，金属成形技术在各个行业中得到了广泛应用，并成为了先进制造业发展的关键技术之一。
其中，强力旋压和变薄拉深成形技术是金属成形技术中的重要工艺之一，广泛应用于航空、汽车、船舶、石油、天然气等行业中。
这两种成形工艺的特点是成形过程中材料的大变形和极端应力状态。
由于这些工艺具有多变因素的影响，一旦出现问题则会导致产品失效。
因此，深入研究金属成形工艺中的强力旋压和变薄拉深成形技术及其影响因素，对于提高成形质量和生产效率具有重要意义。
1.2 国内外研究现状及发展趋势国内外学者对强力旋压和变薄拉深成形工艺的研究已经取得了不少进展。
国外学者在工艺参数、材料、凸轮设计、温度等方面进行了广泛的研究，取得了很多有意义的成果。
在国内，许多学者在强力旋压和拉深成形方面也进行了大量的实验和仿真研究，取得了不少进展。
但是，国内外对于金属成形工艺中的强力旋压和变薄拉深成形技术及其影响因素研究还有待于深入开展。
simufact钣金冲压及焊接一体化仿真要点
Simufact.forming钣金冲压及焊接一体化仿真整体解决方案西模发特信息科技（上海）有限公司2014年1月27日目录一、钣金冲压及焊接一体化仿真软件购买的必要性 (3)二、钣金冲压及焊接一体化仿真软件的组成部分和技术要求 (6)2.1、钣金冲压及焊接一体化仿真软件的主要组成部分 (6)2.2、钣金冲压及焊接一体化仿真软件的主要技术要求 (7)三、Simufact材料加工一体化仿真软件整体解决方案 (9)3.1 德国SIMUFACT ENGINEERING公司介绍 (9)3.2 Simufact材料加工一体化仿真软件介绍 (10)3.3 simufact软件工作原理 (12)3.4 simufact国内客户成功案例 (12)3.4.1钣金成形案例 (12)3.4.2旋压案例......................................................................... 错误！未定义书签。
3.4.3热处理案例..................................................................... 错误！未定义书签。
3.4.4焊接案例 (13)3.5 simufact软件推荐配置 ............................................................. 错误！未定义书签。
3.6 simufact硬件参考配置 (17)3.7售后服务能力介绍 (17)四、结论 (18)一、钣金冲压及焊接一体化仿真软件购买的必要性现实钣金冲压生产过程中大部分零部件都通过先冲压后焊接装配加工生产出来，首先，影响以上工艺的因素众多。
这些参数均会对零件本身产生影响，如果工装设计或工艺参数不合理，将会导致产品出现缺陷，造成人力和物力资源的浪费。
传统的冲压及焊接工艺工装设计主要依据经验数据，工作量大、周期长、效率低、费用高、缺少科学性和预见性。
Simufact软件在铝型材挤压模具设计数值模拟的应用
Simufact软件在铝型材挤压模具设计数值模拟的应用1引言我国拥有极其丰富的铝矿资源。
随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，除航空航天工业外，建筑、交通运输、电力电器、化工、石油、农机和日常用品等部门对铝的需求量也越来越大。
用挤压的方法生产铝型材，既节约金属，生产效率又高[1]。
分流组合模广泛地应用于生产各种规格和形状的管材和空心铝型材的挤压模具结构类型。
该类模具不仅可以生产复杂内腔的铝型材，而且可拆换、加工容易、成本较低[2]。
目前该类模具的设计很大程度上取决于经验和反复试模，在反复试模的过程中浪费大量的人力物力和财力。
本文采用Simufact有限元软件对我公司设计的模具进行挤压过程的数值模拟，揭示金属的真实流动规律和各种物理场的分布，预测实际生产中可能产生的各种缺陷，从而在设计阶段对模具进行优化，以提高模具的质量。
2Simufact软件介绍在传统有限元模拟中，多采用Lagrange法[3-6]，但铝型材挤压过程属于非线性大变形，挤压比非常大，金属变形剧烈，这就不可避免地遇到网格再划分的问题。
而由于铝型材壁厚一般很薄，这给网格划分带来极大的困难，从而使得金属塑性成形的有限元模拟无法进行下去[7]。
有限体积法以前多用于模拟流体的流动过程。
近年来，部分学者也逐渐将有限体积法用于模拟金属的塑性成形问题。
基于Euler的有限体积法是将网格固定在空间，材料在流动过程中Euler网格不发生变化。
因此，用有限体积法模拟大变形塑性成形问题可以很好地避免网格再划分问题。
Simufact软件是基于MSC.SuperForm和MSC.SuperForge开发的材料加工工艺仿真优化平台[8]。
同时拥有MARC（有限元法）和Dytran（有限体积法）求解器。
在铝型材的模拟过程中，一般采用Dytran有限体积法。
Simufact使用专业化语言，便于专业人士使用；提供专业的材料数据库，并可以由用户自己输入数据或修改数据；提供各种压力加工设备；拥有IGES、UG、Pro/E、CATIA、Parasolid和Solidworks等各种主流CAD接口；分析计算的自动化程度高，用户不需要输入很多计算控制参数；界面设计简单易懂。
simufact热处理及微观组织仿真
保温26小时
冷却50小时
保温25小时
加热78小时
保温26小时
-30-
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温度场结果（B转子）
冷却50小时
保温30小时
Simufact.heat treatment
95号节点在xyz方向的变形大小
104号节点在xyz方向的变形大小
simufact.material
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Simufact.heat treatment
其他热处理案例
simufact.material
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考虑感应线圈尺寸形状的影响
-25-
后处理动画（A转子温度场）
左侧温度范围自动变化
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-26-
后处理动画（A转子应力场）
固定左侧应力范围：0~700
-23-
等效应力场结果（A转子）
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基于simufact.forming软件的车轮旋压模拟分析
基于simufact.forming软件车轮旋压模拟仿真段小亮1，李光杰1(1．西模发特信息科技（上海）有限公司技术工程部，上海 200336)摘要：旋压轮毂具有重量轻、强度高、寿命长、表面光洁，机械加工余量少等优点。
而旋压工艺过程复杂，影响因素多，造成实际旋压加工中工艺参数和工装的选择和调试较为困难，本文采用理论结合实际对钢质重型卡车车轮及铝合金轿车车轮旋压工艺进行模拟分析，得出了旋压件的应力应变、厚度尺寸变化、旋压力变化情况，验证了工艺参数的准确性与工艺的可行性，仿真结果与实际有较好的相符性。
通过simufact.forming软件在旋压产品研制过程中的应用发现，仿真分析软件可以提前判断旋压工艺的可行性及合理性，为旋压产品的研制提供重要参考。
关键词：轮毂旋压；Simufact.forming；模拟仿真Simulation of wheel spinning by simufact.formingXiaoliang.Duan1，Jason.Li1(1.ManuSim Solutions Co,.Ltd Engineering department, Shanghai 200336)Abstract：The spinning wheel has the advantages of light weight, high strength, long service life, smooth surface, less machining allowance. But the spinning process is complicated, many influence factors that cause selection and debugging parameters and tooling is difficult in actual spinning process, this paper simulation of the spinning process of steel heavy truck wheels and aluminum alloy car wheel, give the result of the stress and strain, thickness, pressure changes of the parts, verify the feasibility and accuracy of process parameters, Through the simufact.forming software used in the process of spinning in the product development of discovery, analysis and simulation software can advance to judge the feasibility and rationality of the spinning process, provides the important reference for the development of spinning products.Keywords：wheel spinning；Simufact.forming；numerical Simulation1引言轮毂作为汽车中的重要部件之一，起着承载着汽车的重量，同时也体现着汽车的外观造型。
simufact简述及对比
1、Simufact软件简述Simufact公司从1995年就为MSC公司提供金属成形有限元源程序，且注重技术的发展，拥有多项专利技术。
Simufact.forming是MSC.SuperForm和MSC.SuperForge的升级版本，由德国Simufact公司和美国MSC.Software公司达成协议，基于MSC.Superform和MSC.SuperForge的基础上开发的独立软件。
Simufact将原MSC.SuperForge的易用性和MSC.Superform的精确性完美的结合在一起。
可以对多种材料加工工艺进行仿真计算，是世界上唯一一款多工艺仿真优化平台。
Simufact软件功能：模锻、辊锻、旋压、环轧、摆辗、楔横轧、穿孔斜轧、开坯锻、多向锻造、挤压等体积成形工艺，以及板材冲压、液压、热成形、轧制和管材弯曲、径向锻造、轧制以及材料在加工过程中的模具受力、微观组织、相变热处理和焊接工艺仿真。
软件核心：简单易用、精确、功能强大、求解快我们的竞争对手软件主要有：Abaqus、Deform、Forge、Qform、Marc、Sysweld、Pam-stamp。
2、总体介绍DEFORM、forge、Qform与simufact中forming模块即原superforge模块比较相似，都擦用windows风格界面，以上这些相对于MARC、ANSYS、ABAQUS 等通用软件来说都属于专业软件。
而simufact公司将原superform即原MARC的求解器融入到其中，使simufact软件较之DEFORM、FORGE、QFORM等更加专业，更加高端，成为一款专注于材料加工工艺的仿真优化平台。
QForm由俄罗斯Quantor公司专家基于有限元计算方法开发而成Qform，专门用于解决锻造问题，具有简单明了友好操作界面，初始化参数准备，具有全自动向导功能，模拟过程自动完成，而现在Qform在中国被使用较少，目前国内用户主要集中在锻压协会的一些会员单位，操作较简单，功能较simufact和DEFORM来说较少。
基于Simufact的自冲铆接试验与仿真平台设计
接的板材'铆钉和凹 模 等 零 部 件 在 各 种 工 艺 条 件 下
进 行 计 算 机 模 拟 分 析 力1行 程 曲 线 和 失 效 形 式 等( 有 限 元 建 模 一 般 主 要 有 0 步 %模 型 建 立 '边 界 条 件 的 确定'有 限 元 计 算 流 程 分 析 和 模 拟 计 算 结 果 ( )!* !""4年!万淑敏 提 )0* 出 了 03 钢 表 面 热 处 理 和 $"$0 铝的本构方程(同年!岁 波)/*建 立 了 弹 塑 性 的 %8= 有限元模 型(!"## 年!严 柯 科 等 对 )3* 两 层 3"3! 铝 的单搭模型建立了 VS1AJB*的 二 维 仿 真!得 到 了 应 力1应变 云 图 和 时 间1载 荷 曲 线(!"#3 年!刘 福 龙
新 技 术 新 工 艺 设 计 与 计 算
设计
等 对 )$* 3"3!铝和 %8HH 钢 的 异 种 金 属 铆 接 建 立 了 VS1AJB*三 维 模 型!将 拉 伸 曲 线 简 化 为 双 限 行 力 学 模 型!测 试 了 自 冲 铆 连 接 材 料 的 工 程 应 力1应 变 特 性(
图/.'' 铆钉实测几何参数
表 ! K. 铆 钉 几 何 参 数 与 力 学 性 能 参 数 表
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新 技 术 新 工 艺 设 计 与 计 算
新 技 术 新 工 艺 !"!# 年 第 $ 期
simufact锻造及热处理解决方案
Simufact锻造及热处理解决方案书中仿新联（北京）科技有限公司2010年8月6日目录1背景 (3)2软件介绍 (3)2.1适用领域 (3)2.2产品特色 (4)3锻造仿真应用 (7)4热处理仿真应用 (10)1背景航空航天、汽车、船舶等行业许多重要的零部件都通过锻造加工生产出来。
传统锻造工艺和模具设计通常借助于反复的实物试验，周期长、成本高，而产品性能并不一定最佳。
相反，锻造过程的数值仿真技术的应用越来越显示其优越性。
锻件锻完后、一般需要经过热处理，如：感应淬火、退火、正火等工艺，使零件达到使用性能。
因而，热处理工艺装备的设计和热处理工艺参数不仅影响工件处理后的质量，也影响到热处理设备的使用寿命和使用效率。
传统的热处理工艺装备和工艺参数设计大多依靠经验数据，工量量大、周期长、效率低、费用高、缺少科学性和预见性。
随着计算机技术在热处理领域当中的广泛应用，对过程进行计算机模拟，可减少实验次数，提高效率，优化配置资源，使热处理工艺装备和工艺参数的设计由经验型向科学计算型转变，提高了热处理工艺装备设计的科学性和精确性。
2软件介绍Simufact.forming是MSC.SuperForm和MSC.SuperForge的升级版本，由德国Simufact公司和美国MSC.Software公司达成协议，基于MSC.Superform和MSC.SuperForge的基础上开发的独立软件。
Simufact 软件采用纯Windows风格的图形交互界面，操作简单、方便。
求解器将全球领先的非线性有限元求解器和瞬态动力学求解器融合在一起，提供有限元法（FEM）和有限体积法（FVM）两种建模求解方法，具备快速、强健和高效的求解能力。
Simufact软件可以在计算机再现复杂的工艺制造过程，不仅满足一线工程师的仿真需求，同时也可满足专家在仿真灵活性和扩展性方面的需求。
2.1适用领域l金属材料加工工艺仿真辊锻、楔横轧、孔型斜轧、环件轧制、摆碾、径向锻造、开坯锻、剪切/强力旋压、挤压、镦锻、自由锻、温锻、锤锻、多向模锻、板管的液压胀形等工艺均可在Simufact软件上进行仿真l模具应力仿真过盈配合模具热压分析、耦合/非耦合模具应力分析、自动计算模具变形、模具变形分析、预应力模具分析l热处理工艺仿真正火、退火、淬火、回火、时效、感应加热、热变形等模拟分析l微观组织演变仿真热处理过程中材料的相变和微观组织演变、材料加工过程中微观组织转变、动态再结晶组分、静态再结晶组分、整体结晶组分、动态再结晶晶粒尺寸、静态再结晶晶粒尺寸、平均晶粒尺寸、残余应变等模拟分析l焊接工艺仿真电弧焊、钎焊、激光焊、电子束焊、多道焊等均可进行模拟分析l机械加工切削、冲孔、切边等2.2产品特色l界面直观易用极易使用的标准Windows风格界面，采用专业化语言，便于专业人士使用。
simufact钣金冲压及焊接一体化仿真
Simufact.forming钣金冲压及焊接一体化仿真整体解决方案西模发特信息科技（上海）有限公司2014年1月27日目录一、钣金冲压及焊接一体化仿真软件购买的必要性 (3)二、钣金冲压及焊接一体化仿真软件的组成部分和技术要求 (6)2.1、钣金冲压及焊接一体化仿真软件的主要组成部分 (6)2.2、钣金冲压及焊接一体化仿真软件的主要技术要求 (7)三、Simufact材料加工一体化仿真软件整体解决方案 (9)3.1 德国SIMUFACT ENGINEERING公司介绍 (9)3.2 Simufact材料加工一体化仿真软件介绍 (10)3.3 simufact软件工作原理 (12)3.4 simufact国内客户成功案例 (12)3.4.1钣金成形案例 (12)3.4.2旋压案例......................................................................... 错误！未定义书签。
3.4.3热处理案例..................................................................... 错误！未定义书签。
3.4.4焊接案例 (13)3.5 simufact软件推荐配置 ............................................................. 错误！未定义书签。
3.6 simufact硬件参考配置 (17)3.7售后服务能力介绍 (17)四、结论 (18)一、钣金冲压及焊接一体化仿真软件购买的必要性现实钣金冲压生产过程中大部分零部件都通过先冲压后焊接装配加工生产出来，首先，影响以上工艺的因素众多。
这些参数均会对零件本身产生影响，如果工装设计或工艺参数不合理，将会导致产品出现缺陷，造成人力和物力资源的浪费。
传统的冲压及焊接工艺工装设计主要依据经验数据，工作量大、周期长、效率低、费用高、缺少科学性和预见性。
matlab-SIMULINK仿真实例解析
二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机的机构仿真一、仿真原理一、实训题目：全自动洗衣机控制系统实训目的及要求：1、掌握欧姆龙PLC的指令，具有独立分析和设计程序的能力2、掌握PLC梯形图的基本设计方法3、培养分析和解决实际工程问题的能力4、培养程序设计及调试的能力5、熟悉传输带控制系统的原理及要求实训设备:：1、OMRON PLC及模拟实验装置1台2、安装CX-P编程软件的PC机1台3、PC机PLC通讯的RS232电缆线1根实训内容：1、分析工艺过程，明确控制要求（1）按下启动按扭及水位选择开关，相应的显示灯亮，开始进水直到高（中、低）水位，关水。
（2）2秒后开始洗涤。
（3）洗涤时，正转30秒停2秒；然后反转30秒停2秒。
（4）循环5次，总共320秒，然后开始排水。
排水后脱水30秒。
图1 全自动洗衣机控制2、统计I/O点数并选择PLC型号输入：系统启动按钮一个，系统停止按钮一个，高、中、低水位控制开关三个，高、中、低液位传感器三个，以及排水液位传感器一个。
输出：进出水显示灯一盏，高、中、低水位显示灯各一盏，电机正、反转显示灯各一盏，排水、脱水显示灯灯各一盏。
PLC的型号：输入一共有9个，考虑到留有15％～20％的余量即9×（1＋15％）＝10.35，取整数10，所以共需10个输入点。
输出共有8个，8×（1＋15％）＝9.2，取整数9，所以共需9个输出点。
可以选OMRON公司的CPM1A/CPM2A 型PLC就能满足此例的要求。
3、I/O分配表1 全自动洗衣机控制I/O分配表输入输出地址名称地址名称00000 启动系统按钮01000 排水显示灯00001 高水位选择按钮01001 脱水显示灯00002 中水位选择按钮01002 进、出水显示灯00003 低水位选择按钮01003 高水位显示灯00004 排水液位传感器01004 中水位显示灯00005 停止系统按钮01005 低水位显示灯00006 高水位液位传感器01006 电机正转显示灯00007 中水位液位传感器01007 电机反转显示灯00008 低水位液位传感器4、PLC控制程序设计及分析实现功能：当按下按钮00000,中间继电器20000得电并自锁,按下停止按钮00005，中间继电器20000掉电。
simufact锻造及强力旋压解决方案
Simufact锻造及强力旋压解决方案书中仿新联（北京）科技有限公司2010年8月6日目录1背景 (3)2软件介绍 (3)2.1适用领域 (3)2.2产品特色 (4)3锻造仿真应用 (7)4旋压仿真应用 (10)4.1强力旋压几何建模 (11)4.2旋压模拟结果分析 (11)4.3 扩径和椭圆形端口缺陷分析 (15)4.4 表面起毛刺 (16)4.5 表面隆起及波浪纹 (16)4.6由于进给比和芯轴转速匹配不当造成缺陷 (17)1背景航空航天、汽车、船舶等行业许多重要的零部件都通过锻造加工生产出来。
传统锻造工艺和模具设计通常借助于反复的实物试验，周期长、成本高，而产品性能并不一定最佳。
相反，锻造过程的数值仿真技术的应用越来越显示其优越性。
锻件锻完后、一般需要经过热处理，如：感应淬火、退火、正火等工艺，使零件达到使用性能。
因而，热处理工艺装备的设计和热处理工艺参数不仅影响工件处理后的质量，也影响到热处理设备的使用寿命和使用效率。
传统的热处理工艺装备和工艺参数设计大多依靠经验数据，工量量大、周期长、效率低、费用高、缺少科学性和预见性。
随着计算机技术在热处理领域当中的广泛应用，对过程进行计算机模拟，可减少实验次数，提高效率，优化配置资源，使热处理工艺装备和工艺参数的设计由经验型向科学计算型转变，提高了热处理工艺装备设计的科学性和精确性。
2软件介绍Simufact.forming是MSC.SuperForm和MSC.SuperForge的升级版本，由德国Simufact公司和美国MSC.Software公司达成协议，基于MSC.Superform和MSC.SuperForge的基础上开发的独立软件。
Simufact 软件采用纯Windows风格的图形交互界面，操作简单、方便。
求解器将全球领先的非线性有限元求解器和瞬态动力学求解器融合在一起，提供有限元法（FEM）和有限体积法（FVM）两种建模求解方法，具备快速、强健和高效的求解能力。
H38-Teamcenter-Simcenter-3D仿真和测试解决方案--汪永财
Simcenter 3D仿真和测试解决方案作者：汪永财审校：冒小萍一、CAE仿真行业趋势复杂产品的工程设计非常困难。
产品团队必须将电子装置和控件集成入机械系统，使用新的材料和制造流程，满足更严格法规，同时必须在更短期限内、在预算约束下交付创新产品传统的验证方法不再足够有效。
现代开发流程必须变得具有预测性，使用实际产品的“Digital Twin”驱动设计并使其随着产品进化保持同步，此外还要求具有并可支撑的智能报告和数据分析功能的仿真和测试技术。
二、CAE行业仿真需求为了应对复杂挑战，产品工程设计团队需要一个统一且共享的平台来处理所有仿真学科，而且该平台应具备易于使用的先进分析工具，可提供效率更高的工作流程，并能够生成一致结果。
强大的仿真软件和测试解决方案套件将帮助我们应对现代复杂产品所带来的工程挑战。
三、Simcenter 3D解决方案联宏科技基于西门子工业仿真软件Simcenter 3D，针对不同行业的提出了多种解决方案Simcenter将仿真和物理测试与智能报告和数据分析技术相结合，以帮助用户创建更准确地预测产品开发过程中各阶段的产品性能。
因此，工程组织便能够自信地以更快的速度和更低的成本实现创新。
西门子NX软件平台所创建的新一代3D CAE解决方案Simcenter 3D。
它集成多种解决方案的功能，并可覆盖广泛的仿真学科与行业应用。
Simcenter的推出标志着西门子在实现其数字化战略和预测性工程分析愿景的道路上又迈进了一步，其最终目的是实现设计仿真与验证向分析工具的转型，而这对实现系统驱动的产品开发至关重要。
当今的很多产品都来自复杂的产品开发环境，需要将机械功能与电子、软件及控制功能等各个方面相结合。
工程部门必须开发出集成以上诸多方面的智能产品，采用新的材料和制造方法，并不断缩短设计周期。
这就意味着必须改进当前对产品性能验证所使用的工程实践，使之发挥更大的预测作用，为实现数字化和系统驱动的产品开发提供支持Simcenter的目的是通过结合仿真和测试领域的多种技术来应对这些挑战，以实现西门子的预测性工程分析愿景。
旋压成形齿槽的有限元模拟分析
旋压成形齿槽的有限元模拟分析秦雪梅;黄雁威;夏琴香;叶小舟【摘要】The spinning forming process of multi -wedge groove pulley has been studied on the basis of finite element analysis. The jig for work piece that required in the spinning process has been designed including upper die, lowet die, guide sleeve, spinning roller, ejector rod, and ejector part. The rough and fine spinning rollers required in the forming process as per the work piece profile have been designed. The spinning process of the proposal has been designed and numerically simulated in the MARC finite element software. The deformation of material has been studjed during the spinning process. The stress-stain distribution of the formed work piece has been analyzed.%本设计基于有限元软件,针对多楔槽带轮旋压成形工艺进行研究,对旋压成形过程中工件所需要的工装夹具进行设计,其中包括上模、下模,导套、旋轮、顶杆以及顶出件,根据工件成形要求设计成形所需的初成形旋轮和最终成形旋轮.针对所设计的方案进行了旋压成形工艺设计,并在MARC有限元分析软件中进行旋压成形工艺数值模拟,研究了旋压成形过程中材料变形情况,对成形件的应力应变分布进行了分析.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】4页(P79-82)【关键词】机械制造;旋压;有限元分析;带轮【作者】秦雪梅;黄雁威;夏琴香;叶小舟【作者单位】中炬高新技术实业(集团)股份有限公司,广东中山 528437;华南理工大学机械与车辆学院,广东广州 510640;北京理工大学珠海学院机车分院,广东珠海519085;北京理工大学珠海学院机车分院,广东珠海 519085;华南理工大学机械与车辆学院,广东广州 510640;中炬高新技术实业(集团)股份有限公司,广东中山528437【正文语种】中文【中图分类】TG335.190 引言国内旋压带轮工艺的发展，必须充分利用优化设计理论、数学等相关基础学科的原理不断完善本身理论，通过与计算机技术、控制论等相关技术结合提高解决实际工程问题的能力；重视应用软件的开发与数据库和知识库的建立，逐步实现产品生命周期的稳健设计；必须把质量与成本紧密联系起来，通过稳健优化设计以获得高质量、低成本的产品，适应市场竞争的要求。
一种简易模拟旋压的数值仿真方法
一种简易模拟旋压的数值仿真方法旋压加工技术是一种节能优质的先进加工工艺，具有节能、环保等优点，但是由于加工工艺复杂，目前在工业制造中还没有普遍运用。
特别是gf6输出支架壳体这类具有复杂的几何结构的旋压工艺技术，目前没有详细的资料，被欧美等一些企业所垄断，这对于我国自行研发该产品的系列具有一定的困难。
因此有必要提出一种关于旋压加工虚拟仿真方法以减少该产品研发周期和成本。
尽管有限元模拟仿真技术已经在冷加工成型方面得到了广泛的应用，但是与旋压有关的有限元模拟仿真报道很少，特别是本文所讨论的具有内花键的复杂几何结构的模拟仿真还未见报道。
本文在旋压加工技术三维模拟仿真的基础上，提出一种简易的数值仿真方法。
1 旋压加工的有限元模型旋压加工过程是一个强非线性、大变形的金属塑性加工过程。
笔者曾运用mar。
软件进行该产品三维模型的强力旋压加工模拟，但是对于一个运用三维实体单元模拟旋压过程中的强非线性接触问题，划分单元数达到数万个以上，计算时间很长，每次计算要持续几十天时间。
而且对计算机的配置要求非常高，可知数值模拟耗费的代价很高，因此有必要寻找一种较为简便的模拟方法。
根据文献，采用平面应变的方法近似模拟旋压加工过程。
再根据实际观察旋压加工过程和三维有限元模拟计算结果可知，旋转加工的过程，如果忽略加工毛坯旋转加工产生的偏斜率，那么观察毛坯件在沿纵向变形的情况，将是由旋轮对毛坯件产生的向下压力和沿纵向的推力。
当用平面应变问题来近似模拟时，滚轮单纯对毛坯件沿纵向截面所产生的作用一面向下压，一面沿纵向推进的加工过程。
具体建立有限元模型方法如下。
采用abaqus软件expcilit模块，由于只关心毛坯件旋压加工中变形情况，将下模和旋压的滚轮设定为刚体，毛坯为变形体，按照实际加工进给路线设计出刚体滚轮的前进路线。
由于旋压零件关于上下对称，因此只考虑其上半部分具体模型，见图1所示。
其中，节点总数1039，刚性线性单元280个，可变形平面单元918个。
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Simufact.forming旋压及热处理工艺仿真优化整体解决方案西模发特信息科技（上海）有限公司2013年9月15日目录一、旋压及热处理工艺仿真软件购买的必要性 (3)二、旋压及热处理工艺仿真软件的组成部分和技术要求 (4)2.1、旋压及热处理工艺仿真软件的主要组成部分 (4)2.2、旋压及热处理工艺仿真软件的主要技术要求 (4)三、Simufact旋压及热处理工艺设计仿真优化整体解决方案 (7)3.1 德国SIMUFACT公司介绍 (7)3.2 Simufact.forming旋压及热处理工艺仿真软件介绍 (7)3.3 simufact.froming软件工作原理 (9)3.4 simufact.forming旋压案例分析 (9)3.5 simufact.forming其他国内客户成功案例 (12)3.6 simufact.forming热处理案例分析 (16)3.7 simufact.forming软件推荐配置 (19)3.8 simufact.forming硬件参考配置 (20)3.9 simufact.forming其他功能介绍 (21)3.10 simufact.forming售后服务能力介绍 (21)四、结论 (22)一、旋压及热处理工艺仿真软件购买的必要性航天行业许多重要的零部件都通过旋压及热处理加工生产出来，旋压工艺主要包括强力旋压和普通旋压。
影响旋压成形零件的工装设计参数和工艺参数众多。
主要有如下几类：（1）工装设计参数主要有：咬入角、卸荷角、旋轮半径、圆角半径、间隙等（2）工艺参数主要有：芯轴转速、进给比、压下率、温度、润滑等以上这些参数均会对旋压零件产生影响，如果工装设计或者工艺参数匹配不合理，将会导致产品出现缺陷，造成人力和物力资源的浪费。
过去对于零件的热处理工艺一直是一个难题，只能通过反复试验摸索加以解决。
随着计算机技术及有限元仿真软件技术的发展，通过先进的计算机模拟技术，我们能得到实际试验看不到的很多内容及参数。
在国外，进行实际加工前，对零件的加工及热处理进行仿真已经是必要过程。
而且，近些年来随着众多机械装备向高可靠性、小型化、轻量化发展，要求应用于机械中的机械零部件具有高强度、高可靠性。
因此, 为提高机械零部件的材料强度，大多数采用各种热处理及表面处理等方法。
如“凸轮轴和齿轮”是发动机中的重要承力机械零部件。
其表面产生压缩应力是至关重要的。
目前，常常是通过渗碳淬火实施表面硬化处理，以取代传统的齿轮调质处理。
然而，为了降低成本, 在淬火结束时, 必须对所产生的变形、应力、硬度的偏差进行调整, 另外，应用实测值及模拟方法，预测、控制这类偏差将成为一项重要工作。
传统的旋压工艺工装设计主要依据经验数据，工量量大、周期长、效率低、费用高、缺少科学性和预见性。
且航天中旋压零件多为难旋压的贵重合金，如：钛合金、铝镁合金、高温合金等。
我们通过实际的物理实验，往往需要多次实验才能得到较为合理的工装设计和工艺参数，对人力和物力的消耗极为巨大。
随着计算机技术在仿真领域中的广泛应用，旋压过程的数值仿真技术也越来越显示出其优越性。
对旋压及热处理过程进行计算机模拟，可从以下几个方面显著地减少能耗节约资源：（1）减少物理实验次数，节约能源及相关人力物力，提高工作效率（2）减少因物理实验或工艺不当造成的材料和模具损耗（3）减少工时（4）优化工艺路线，减少工艺步骤（5）缩短新产品研发时间，加快产品上市步伐（6）降低废料率，减少资源耗费（7）人力资源，为了提高贵厂在旋压工艺设计优化方面的效率，缩短设计周期，减少成本，通过利用德国SIMFACT公司的专业的旋压及热处理工艺仿真模拟软件simufact.forming软件进行计算机仿真，使得旋压及热处理工装和工艺参数的设计由经验型向科学计算型转变，提高旋压及热处理工艺装备设计的科学性和精确性。
在现有生产工装不变的前提下，实现提高产品质量的目的。
二、旋压及热处理工艺仿真软件的组成部分和技术要求2.1、旋压及热处理工艺仿真软件的主要组成部分目前有限元工艺仿真软件主要由三部分组成，包括用户界面（GUI）、求解器及相关数据库，这三部分也直接决定了软件是否易用、求解是否稳定且精确及数据库是否全面，这三部分的主要功能如下：1、用户界面（GUI）：用户操作界面，用户可使用软件界面进行旋压工艺仿真有限元模型的建立，包括相关边界条件定义、几何模型导入、后处理结果查看等功能。
2、求解器（solver）：在整个软件中担负计算功能，负责对前处理建立好的有限元模型进行计算并得出计算结果。
3、数据库：主要为材料数据库，设备数据库及边界条件等数据库。
2.2、旋压及热处理工艺仿真软件的主要技术要求对于旋压及热处理工艺仿真，要求软件能实现以下功能，从而帮助我们提高效率、节约材料、优化人力物力配置，提高产品精度、优化工艺：1、软件应采用windows风格界面，易学易操作，软件应包括前处理模块、求解器模块和结果显示模块。
2、软件应包含常用的钢材及有色金属等热处理模拟所需参数的材料库，并可以进行自定义材料库的扩充。
且软件可以考虑材料不同相成分的不同属性，使模拟结果更加精确。
具有和材料分析软件JMatPro的接口，可将JMatPro的材料数据导入进行模拟分析。
3、软件应能够与焊接仿真软件、铸造仿真软件友好结合，方便进行一体化工艺模拟，也可以和其它有限元软件进行数据交换。
4、软件应能方便定义单个/多个旋轮的旋压工艺模拟。
5、软件应能进行强旋和普旋工艺仿真，回转体强旋工艺模拟要求使用六面体单元，普旋工艺模拟要求使用实体壳单元。
6、软件可以进行四面体网格、六面体网格及实体壳单元网格的划分和重划分。
具有筒形回转体六面体网格自动划分专用工具，对于普旋中用到的钣金零件，具有实体壳单元网格自动划分器。
7、软件应能方便的定义旋轮的复杂运动路径，如与总体坐标轴倾斜的直线、曲线、球线、曲母复合型等路径，用户可在软件中自己输入，且必须具有输入路径接口，可以从其它软件导入路径。
8、软件应能很方便的定义旋轮的被动旋转边界条件。
9、软件应能方便的定义芯模的主动旋转。
10、软件应能方便的定义芯模及旋轮的旋转轴。
无论是与总体坐标平行还是与总体坐标倾斜的旋转轴均可以通过鼠标来定义。
11、软件应预先为用户定义好相关参数设置，用户只需进行简单设定便可进行旋压仿真。
12、软件应具有简便的仿真建模功能，通过改变输入数据方便获得最佳的仿真结果，如：旋压力、应变、温度、厚度等。
13、软件应方便模拟旋轮沿空间任意位置和方向的移动。
14、软件应能考虑旋压过程中的各种因素，使复杂的旋压模拟过程变得更直观、简单和系统。
15、软件应可以进行冷旋及热旋模拟，整个模拟过程均考虑热传导，包括工件与空气、工件与旋轮、工件与芯轴、旋轮与空气、芯轴与空气间的热传导。
16、软件对于非线性问题（几何、材料等）计算，应具有良好的收敛性，并能由用户来进行运算模型和时间步长的调整，且对于旋转加工模拟，软件具有计算总步长数功能。
17、软件应能考虑旋压过程中的大应变、大变形等非线性行为。
18、软件可以进行热处理工艺仿真，如：正火、退火、回火、淬火、感应加热、感应淬火、动态感应热处理等热处理工艺。
19、热分析过程，包括结构热传导及外界环境的热对流和热辐射20、软件可以考虑热处理过程中的夹具及装卡条件，如：完全固定，支撑及受力等装卡条件。
21、软件可以采用CCT及TTT曲线对热处理工艺中的相变过程进行仿真，从而预测工件在热处理后的组织性能。
22、软件具有传热数据库，如：空气、水、油、常用淬火油等属性数据。
23、软件应能直观且方便的定义热处理工艺路线。
24、软件应预先为用户定义好相关参数设置，用户只需进行简单设定便可进行热处理仿真。
25、件应方便的定义动态热处理的运动方式。
如动态感应淬火。
26、软件应具有高效的网格处理功能，可以进行四边形、四面体、六面体、实体壳单元的网格自动划分及自动重划分。
27、软件求解器应包含：直线迭代法求解器、稀疏矩阵求解器、混合迭代求解器、多波前法直接迭代求解器、共轭梯度迭代求解器、并行直接稀疏矩阵求解器等多种求解器。
28、软件应具有强大的后处理显示功能，并能满足如下要求：可以分不同时间段在不同节点、单元、高斯节点上显示不同的计算结果，并能将模拟结果以图片和动画方式保存。
可以制作任意结点处的各种结果曲线，并能将数据导出为excel格式进行处理。
可以显示残余应力、各向分应力、切应力、各向变形、总变形及温度场结果。
29、软件应支持WINDOWS 2000/XP/2007等主流操作系统30、软件可以运用Fortran等语言进行软件的二次开发。
三、Simufact旋压及热处理工艺设计仿真优化整体解决方案3.1 德国SIMUFACT ENGINEERING公司介绍SIMUFACT ENGINEERING公司是世界知名的CAE软件及咨询服务公司，成立于1995 年，总部位于德国汉堡。
核心业务是金属成形、焊接及热处理工艺仿真软件的开发、维护及相关技术咨询服务。
公司不断汲取该领域最新的分析理论和仿真技术，引领全球金属成形工艺模拟技术的最新发展方向。
SIMUFACT公司一直以来就是美国MSC.Software公司的商业合作伙伴，为其金属成形工艺模拟软件提供源程序并进行开发。
2005年收购MSC.Software的MSC.Maufacturing （即以前的MSC.Superform和MSC.Superforge）软件，并在此基础上经高度整合研发出Simufact.forming软件，产品性能极大提升，使得高度复杂的金属成形工艺仿真成为现实，标志制造业模拟仿真新时代的来临。
SIMUFACT公司在全球各地拥有分公司以及办事处。
SIMUFACT在中国的唯一总代理，西模发特信息科技（上海）有限公司，拥有独立的技术支持和售后服务能力，其专业的CAE技术人员和SIMUFACT全球技术研发和技术支持人员共同为国内外客户提供优秀的技术支持服务。
3.2 Simufact.forming旋压及热处理工艺仿真软件介绍Simufact.forming是由德国Simufact公司和美国MSC.Software 公司达成协议，基于MSC.Superform 和MSC.SuperForge 的基础上开发的独立软件。
Simufact.forming 主要用于旋压及热处理，包括普通旋压、强力旋压、热/冷旋压工艺成形及热处理工艺仿真，如：正火、退火、回火、淬火、感应加热、感应淬火、动态感应热处理过程中的仿真分析计算。
其主要的功能包括：● 普通旋压热/冷普通旋压，具有单边和双边精度实体壳单元网格划分工具，能够对普通旋压工艺进行精确仿真计算。
● 强力旋压热/冷强力旋压，独有的回转体网格划分工具，能够对强力旋压进行精确仿真。